非生物學(xué)背景專業(yè)的分子生物學(xué)教學(xué)模式探索

[摘要] 筆者以《植物營養(yǎng)分子生物學(xué)》這門專業(yè)選修課為載體，針對沒有分子生物學(xué)相關(guān)背景知識的農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的學(xué)生特點，從緒論的重要、密切聯(lián)系實際應(yīng)用、辯論性提問、重視學(xué)生信息反饋等幾個方面對課堂教學(xué)方法進行了適當(dāng)?shù)母母锱c實踐，收到了良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 專業(yè)選修課 教學(xué)方法 教學(xué)質(zhì)量

專業(yè)選修課是適應(yīng)高校素質(zhì)教育、拓寬學(xué)生知識面、優(yōu)化學(xué)生的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)學(xué)生多方面的興趣、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力、促進多學(xué)科相互滲透相互交叉的重要課程。近幾年來，我們植物營養(yǎng)教學(xué)組的教師在資源與環(huán)境學(xué)院的大力支持下，根據(jù)自己的學(xué)術(shù)研究成果及個人特長，給本學(xué)院的農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)的本科生開設(shè)了《植物營養(yǎng)分子生物學(xué)》這門專業(yè)選修課。但是，很多年都發(fā)生了因為沒有充足學(xué)生選修而不得不停開的局面，發(fā)生局面的原因是因為農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)學(xué)生本在他們二年級上半學(xué)期學(xué)過了生物化學(xué)、植物營養(yǎng)學(xué)、植物生理學(xué)，但是從沒有學(xué)過生物學(xué)和遺傳學(xué)，也沒有學(xué)習(xí)過細胞生物學(xué)或者細胞遺傳學(xué)。他們對于遺傳學(xué)印象停留在高中水平，對于分子生物學(xué)的內(nèi)容有的停留在生物化學(xué)的水平，有的基本全忘記了。終于在2010年，我和胡一兵老師成功地開設(shè)了這門選修課，但是我們還是遇到了很多的問題。為了提高教學(xué)質(zhì)量，我進行了一些教學(xué)方式方法的探索與實踐。

一、了解學(xué)生，燃起他們的興趣——緒論的重要

在第一次上課，我就先了解了一下他們的知識背景，并且在第一次課上，他們并不覺得自己的選修課適合自己，隨時準備選擇其它的選修課。所以前3次課是決定我能否將這門課程開成的關(guān)鍵!我要讓他們愛上這門選修課!我告訴他們，這門課可以讓你以更加理性更加透徹的眼光來看待世界、人類、未來和歷史。我們?yōu)槭裁磿蔀槲覀儸F(xiàn)在的樣子的本質(zhì)?落實到一個細胞水平，分子水平的本質(zhì)是什么?世界各個國家的行為其實也是可以從遺傳和分子的本質(zhì)去理解的。《分子生物學(xué)》是在分子的水平上告訴我們生物世界的關(guān)系。所以我們會從遺傳開始，也就是讓我們明白我們?yōu)槭裁磿俏覀兏改傅暮⒆印＿z傳的本質(zhì)是什么呢?比如，為什么有的人天生就有心臟病，那是因為他繼承了他父親或母親的基因。你們知道為什么俄羅斯人不愿意與中國人通婚么?或者為什么他們在心里面是不接受有中國血統(tǒng)混血兒的么?那是因為我們中國人的基因?qū)τ谒麄兊幕蚓哂酗@性特征。比如頭發(fā)，如果與中國人通婚后，他們孩子的頭發(fā)就會是黑色或者深色，因為金色頭發(fā)基因是一個隱性基因，一旦與顯性的黑發(fā)基因組合，將被黑色基因覆蓋從而失去金色頭發(fā)的特征。還有，我們的眼睛的基因一樣也是顯性基因。其實同學(xué)們你們知道么，這充分說明了我們的基因的強大，我們文化強大的基礎(chǔ)其實是我們祖先留在我們身體里的基因是強大的、顯性的!我為什么喜歡分子生物學(xué)，就是這門學(xué)科讓我從最本質(zhì)的層次理解世界，理解生活。我對我們的文化一定會繼續(xù)強大的信心不是從電視媒體政府的宣傳來的，是從分子的本質(zhì)理解了我們的民族的特性!

二、要明確每個章節(jié)的教學(xué)具體目的——密切聯(lián)系實際應(yīng)用

到具體每個章節(jié)時，我都會明確為什么我要教這個內(nèi)容，總的來說就是——理解物質(zhì)發(fā)生的本質(zhì)，分子本質(zhì)。比如講到DNA的復(fù)制，我先從DNA的結(jié)構(gòu)講起，在介紹為什么要從DNA的結(jié)構(gòu)講起的時候，我反復(fù)會強調(diào)一件事，就是生物學(xué)的功能首先受到物理——物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定的;有了大分子的空間結(jié)構(gòu)的合理性才會有相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)的可能性。比如DNA的大溝是復(fù)制相關(guān)的酶類和蛋白因子結(jié)合區(qū)域而不是DNA的小溝，這在科學(xué)研究上非常有指導(dǎo)意義。如果你想判斷一段DNA序列是否具備與蛋白調(diào)控因子相互作用的位點，你首先要判斷該DNA序列是否在二級空間結(jié)構(gòu)中位于DNA的大溝，只有位于DNA的大溝的候選序列才有成為與蛋白因子互作的可能性。另外，在講解DNA的轉(zhuǎn)錄時，我又再一次強調(diào)了DNA結(jié)構(gòu)，如DNA轉(zhuǎn)錄的起始位點，即RNA聚合酶識別結(jié)合位點，也必須在DNA的大溝中，且含有T或A序列比較多的位點。

還比如，我會與同學(xué)們分享眼睛的形成——細胞分化的本質(zhì)——基因的調(diào)控具有細胞組織特異性;艾滋病的本質(zhì)——RNA的反轉(zhuǎn)錄;什么決定了你的血型——蛋白的糖基化等這樣現(xiàn)實中的問題的分子生物學(xué)給出的答案，隨著課程內(nèi)容的進展，他們變的越來越喜歡分子生物學(xué)了。

三、以學(xué)生感興趣的方式及時提問——辯論性提問

我經(jīng)常以與同學(xué)們一起學(xué)習(xí)的狀態(tài)來開始新的課程內(nèi)容。比如說我們一起來學(xué)習(xí)研究一下RNA聚合酶具體怎樣與DNA結(jié)合的，我會在講完RNA聚合酶的亞基組成后提問，RNA聚合酶有負責(zé)識別DNA的sigma–σ亞基，復(fù)活變性的RNA聚合酶的omega–ω亞基，與DNA結(jié)合的beta prime -β‘亞基，負責(zé)催化反應(yīng)的起始和延長beta–?β的亞基，負責(zé)催化+連接其它亞基的alpha -α的亞基，那么RNA聚合酶具體是怎樣開始轉(zhuǎn)錄的呢?A同學(xué)回答從讓變性的RNA聚合酶復(fù)性開始，然后RNA聚合酶與DNA結(jié)合了，開始了轉(zhuǎn)錄;B同學(xué)回答是從RNA聚合酶與DNA的識別開始，然后一旦識別后RNA聚合酶就可以與DNA結(jié)合，開始了轉(zhuǎn)錄過程。這時我會說那么我們一起來預(yù)測一下真正發(fā)生了什么呢?我讓持不同觀點的同學(xué)，進一步分別解釋為什么他們會這樣認為。他們通過自己深入思考來對自己的看法進行了論證，A同學(xué)說，如果不先復(fù)性，RNA聚合酶將沒有活性，如何進行識別?B同學(xué)說，如果不先識別，RNA聚合酶將不能在特定的DNA序列啟動轉(zhuǎn)錄。我現(xiàn)在知道他們對RNA聚合酶理解上還有出入了。針對A同學(xué)，我解釋道，負責(zé)DNA識別的sigma–σ亞基，不屬于RNA聚合酶的核心酶，不具有催化功能，而omega–ω亞基主要負責(zé)將RNA聚合酶的核心酶的催化功能進行復(fù)性，所以sigma–σ亞基的識別功能是獨立于RNA聚合酶的核心酶的，不需要omega–ω亞基的復(fù)活。我進一步肯定并表揚了這兩位同學(xué)，并且鼓勵了B同學(xué)繼續(xù)自己的想法，讓學(xué)生自己講出了DNA轉(zhuǎn)錄開始的主要步驟，這比我講給他們聽要有效的多。

四、盡量表揚學(xué)生身上的優(yōu)點——重視學(xué)生信息反饋

每次課堂上我都非常注意觀察學(xué)生的反應(yīng)，不論是喜歡聽的同學(xué)，還是不喜歡聽的同學(xué)，都及時地提問，即使他們答不出來，我都適時地表揚他們。比如，我拿了一篇Cell雜志上的文章CHL1 Functions as a Nitrate Sensor in Plants(1)給同學(xué)講解氮素營養(yǎng)分子生物學(xué)時，我將文章中的一個結(jié)果(圖1)放給大家看，讓同學(xué)們自己從結(jié)果中讀出結(jié)果背后可能存在的科學(xué)意義。

我是這樣提問的，現(xiàn)在看看我們哪位同學(xué)具有從事科學(xué)工作的潛質(zhì)了，我提問了一個上課很認真的同學(xué)，他的回答非常讓我震驚，他的回答已經(jīng)超出了我對他預(yù)期的回答內(nèi)容。這位同學(xué)說他認為這個基因不僅可以吸收低濃度硝酸鹽，也可以吸收高濃度硝酸鹽，且好像有個開關(guān)可以調(diào)控它的這兩個功能間的轉(zhuǎn)化。我原以為他能看出來這個基因可以吸收不同濃度的硝酸鹽就已經(jīng)是對這個結(jié)果的很好的理解了，沒有想到他還能意識到這里面存在著基因功能的調(diào)控。我非常特別地表揚了他，表揚的不僅是他對科學(xué)的認識能力，我同時也說，我覺得他是個可以成大器的人。他從那以后更加愛上我的課了!但是也有同學(xué)并不喜歡我這門課的內(nèi)容，但是每節(jié)課的開始我看見他們能來，我對他們的感謝都用語言表達出來，每次下課我對他們也表達了謝意。我對那些對分子生物學(xué)不感興趣的同學(xué)一直強調(diào)的是，我們現(xiàn)在來學(xué)習(xí)一種思維方式，一種微觀理性思維方式，這種所有的結(jié)論，我們都可以刨根問底到離子，分子結(jié)構(gòu)的水平上的學(xué)科，讓我們至少可以能夠?qū)W習(xí)到一種如何以刨根問底的習(xí)慣去從事其它行業(yè)，這對每個人的就業(yè)和生活都是很重要的!所以我在課堂上經(jīng)常是笑著講課的，如果我不能從課程內(nèi)容上感染他們，我至少要做到從人格魅力上去感染他們，讓我的學(xué)生在這45分鐘時間里總有所收獲!

我不知道他們中有多少人以后會從事科學(xué)工作，但是我想分子生物學(xué)最基本的功能應(yīng)該是讓每個人都知道我們的行為最后決定還是我們自己的基因，而環(huán)境影響是通過對基因的調(diào)控來影響了我們。我想在我以身說法的反復(fù)強調(diào)中，他們應(yīng)該明白了。

參考文獻:

[1]Ho CH， Lin SH， Hu HC， Tsay YF. CHL1 functions as a nitrate sensor in plants.Cell，2009，138(6):1184-94.